10.2. ЗАСТОСУВАННЯ ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ У СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОМУ ВИРОБНИЦТВІ ТА ІНШИХ СФЕРАХ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ ЧАСТИНА 2 (+КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ)

1. Радіаційно-біологічні технології в тваринництві

Іонізуючі випромінювання знайшли застосування і в тваринництві. Але масштаби їх використання в цій галузі сільськогосподар­ського виробництва поки що поступаються рослинництву з цілого ряду причин, головною з яких є менша "технологічність" для цих цілей багатьох об'єктів тваринництва.                            

Найбільш широкі дослідження з практичного використання стимулюючої дії випромінювань одержали в птахівництві. Показано, що опромінення курячих яєць до інкубації або в період інкубації в дозах 0,03–0,05 Гр веде до скорочення строку інкубації, збільшення виводку курчат, прискоренню їх постембріонального розвитку і росту. Кури, які виросли з опромінених яєць, починали раніше яйце­кладку. Опромінення курчат в дозах 0,2–1 Гр прискорює їх ріст, ро­звиток і настання періоду яйцекладки. Опромінення добових поросят в дозах 0,1–0,25 Гр веде до прискореного збільшення їх розмірів і маси тіла. Опромінення сперми райдужної форелі в дозах 0,25–0,5 Гр на 35–40% збільшує запліднюваність ікри. Перелік подібних прикладів можна продовжити, але переважна кількість даних тако­го роду носить чисто дослідницький характер. Тільки спроби вико­ристання малих доз в птахівництві доведені до рівня виробничих випробувань.

Не набагато ширше використовується в тваринництві метод ра­діаційного мутагенезу. Тут можна відмітити, що за його допомогою російськими вченими виведена порода норки з оригінальним сріблястим кольором хутра. Є відомості про успішний досвід застосування австралійськими вченими цього методу у птахівництві.

Проте на деяких радіаційно-біологічних технологіях у тваринництві все ж таки слід зупинитись.

Біотехнологія радіаційної статевої стерилізації комах-рознощиків хвороб сільськогосподарських тва­рин застосовується і в цій галузі. Першим прикладом успішного її використання було знищення м’ясної мухи, яка наносить значну шкоду свійським і диким твари­нам західної півкулі, здійснене на острові Кюрасао у США ще в 1964 р. Піз­ніше м'ясна муха повністю була знищена в США і Мексиці. За ініціативою МАГАТЕ в Африці реалізується багаторічна програма боротьби за допомогою цієї біотехнології з мухою цеце – переносником трипаносом, які паразитують в крові ссавців, викликаючи важкі часто з летальним кінцем у тварин так звану „хворобу нагана”, а у людину „сонну хворобу”. В Нігерії і Занзибарі вже знищено три види мухи цеце.

Радіаційне консервування, знезараження кормів та покращення їх якості. Іонізуючі випромінювання використовують для консервування свіжих, знезараження зернофуражних і комбінованих кормів, а також для радіаційно-хімічної модифікації грубих кормів з метою покращення їх  якості при відгодівлі сільськогосподарських тварин.

Так, γ-опромінення зеленої маси рослин в дозах 10–40 кГр замінює силосування, даючи можливість їй добре зберігатися протягом зимового періоду.

Опромінення фуражної картоплі в дозах, що на порядок перевищують  рекомендовані для пригнічування її проростання, тобто складають 5–15 кГр, запобігає загниванню бульб. З метою збільшення строків зберігання за рахунок пригнічуван­ня розвитку плісняви і зменшення бактеріального обсіменіння про­водять опромінення фуражного зерна (овес, ячмінь, кукурудза) з підвищеною вологістю в дозах 1–3 кГр.

Велику небезпеку для людей і тварин являє сальмонельоз – гостре інфекційне кишкове захворювання, яке спричи­няється бактеріями роду сальмонела, котрі потрапляють в організм тварин разом з зараженим кормом, а потім через м'ясо, молоко, яй­ця та інші продукти в організм людини. Звичайні способи бороть­би з сальмонелою малоефективні або економічно невигідні. Сильні хімічні препарати небезпечні для здоров'я людей і тварин. Тепловий обробіток веде до значних втрат поживних речовин і вітамінів. У цьому розумінні радіаційний спосіб боротьби з бактеріями вияви­вся досить результативним, в зв'язку з чим виникла спеціальна ра­діаційна технологія знезараження кормів від сальмонели.

Дози γ-опромінення, які застосовують для боротьби з сальмонелою, тобто летальні для всіх її штамів, складають величи­ни порядку 4–5 кГр. Опромінення в цих дозах повністю знезаражує борошняні корми та комбікорми, м’ясо-кісткове та рибне борошно, призначені для годівлі тварин.

З метою підвищення поживної цінності грубих целюлозовмістких кормів – соломи злакових культур, стрижнів кукурудзяних качанів, вижимок винограду, гілок, хвої і навіть деревного борошна їх опромінюють у дуже високих дозах 1–10 МГр. При цьому відбувається радіаційно-хімічна деполімерізація целюлози і пектину, а також екстракція з корму лігніну – делігніфікація, що підвищують їх здатність до ферментації, покращують використання клітковини мі­кроорганізмами рубця жуйних тварин.

Вітчизняний та зарубіжний досвід показали значні переваги відмічених технологій радіаційного обробітку кормів у порівнянні з іншими способами їх консервування, знезараження і покращання яко­сті. Головна з них – опромінення зберігає поживну цінність кормів, так як на відміну від традиційних технологій з використанням високих температур ра­діаційна обробка не знижує в них вмісту білків, вітамінів та ін­ших поживних речовин.

Радіаційна технологія продовження строків зберігання продукції тваринництва. У багатьох країнах іонізуючі випромінювання масово використовують для подовження строків зберігання не тільки продук­ції рослинництва, а й продукції тваринництва, і в першу чергу м'яса і м'ясних продуктів, особливо при тривалому транспортуван­ні. Досить переконливий багаторічний досвід  свід­чить про те, що γ- або електрон­не опромінення м’яса в дозах 1–5 кГр дав змогу продовжити термін його зберігання при 0–4°С в декілька разів.

Так, в Австралії і Новій Зеландії, де в жарких умовах перевозять на великі відстані баранину і яловичину, показано, що опромінення м'яса в дозах 4 кГр дає можливість замінювати його транспортування у замо­роженому вигляді або в контейнерах з інертним газом. Роботами ан­глійських дослідників встановлено, що опромінення свіжої яловичи­ни в дозах 1–5 кГр збільшує строк її зберігання при 2–8°С в 2–6 разів.

Великі економічні перспективи має радіаційна обробка птиці і яєць. Так, канадські дослідники встановили, що доза 5 кГр збільшує збереження свіжих тушок курчат при 4°С від 6 до 16 діб, а при 0°С – до трьох місяців.

Радіаційне знезараження деяких видів продукції тваринництва. Великої шкоди сільському і в цілому народному господарству завдають такі інфекційні хвороби тварин, як чума м'ясоїдних, стригучий лишай, сибірське виразка, лістеріоз. Крім того, одер­жана від хворих тварин продукція – вовна, хутро, шкіряна сировина, щетина нерідко виявляється і джерелом зараження здорових тварин, а також людей спіль­ними хворобами. Хімічні способи дезинфекції такої сировини досить трудомісткі, а деякі з них, пов'яза­ні з використанням вологих обробок, ведуть до зниження якості продукції. Використання іонізуючої радіації для знезараження цих матеріалів, а також пуху, пера є досить  перспективним.

В Австралії вже не одне десятиліття діє промислова гамма-уста­новка для знезараження овечих шкір і вовни – одного з головних об'єктів сільського господарства та предметів експорту цієї кра­їни. Сировина опромінюється в тюках об'ємом близько 1 м³ в дозі 20 кГр, яка індукує загибель мікроорганізмів-переносників перера­хованих хвороб. Така стерилізація виявляється значно більш елективною, ніж хімічна, і більш дешевою.

Дослідженнями російських радіобіологів показана висока ефек­тивність радіаційного знезараження хутра норки, песця, лисиці, кролика. Дози γ-радіації порядку 20–25 кГр повністю знезаражують продукцію. При цьому її товар­ні якості не знижуються.

Така радіаційна технологія дезинфекції продукції тваринництва у порівнянні з хімічною-вологим способом дезинфекції отруйними речовинами підвищує продуктивність праці в десятки разів за рахунок швидкості обробки, можливості опромінення продук­ції в уже упакованому вигляді.

2. Використання іонізуючих випромінювань в харчовій промисловості

В основному використання іонізуючих випромінювань в харчопереробній промисловості зводяться до радіаційної пастеризації і консервації продукції, і принципово ці технології не відрізняються від подібних, що застосовуються у сільському господарстві..

Слід відмітити, що не раз ставилося питання про можливий вплив  опромінення на якість продуктів харчування, які нібито можуть змінюватися за рахунок різних радіаційно-хімічних процесів і навіть ставати шкідливими для здоров’я. З цією метою були проведені всебічні дослідження, які дали змогу встановити граничні значення доз опромінення, що можуть бути ви­користані для опромінення продуктів харчування без зміни їх якос­ті. В Міжнародний стандарт включені вказівки про допустимість опромінення з метою дезинсекції зерна та продуктів його переробки, а також харчових продуктів γ-радіацією і потоком електронів в дозах до 1 кГр, причому енергія електронів для запобігання наведеної радіоактивності об­межена 10 МеВ (енергія γ-випромінювання, що використовується для цих цілей на порядок менша). В Україні дозволено опромі­нення продуктивного зерна з метою дезинсекції в дозах до 1 кГр, а енергія електронів обмежена 4 МеВ.

Треба відзначити, що межа дози 1 кГр застаріла і практично безпідставна. Наведені вище дози, що застосовують для радіаційної пастеризації і консервації продуктів із значно більшим вмістом вологи, тобто значно вищими радіаційно-хімічними виходами, рівно у десять разів вищі. І ще у 1981 р. Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) опублікувала звіт, згідно якого γ- і електронне опромінення будь-яких харчових продуктів в дозах до 10 кГр і енергіями до 10 МеВ для здоров’я людини нешкідливі. Щодо опромінення іншої продукції рослинництва і тваринництва, в тому числі і кормів, то тут обмеження стосуються лише енергії випромінювання, так як за енергій вище 10 МеВ сам опромінений продукт за рахунок наведеної радіоактивності може ставати  радіоактивним.

І нині масове опромінення десятків видів продукції рослинництва і тваринництва, а також готових продуктів харчування з найрізноманітнішими цілями проводиться у десятках країн світу від США і Франції до Бангладеш і Таїланду.

             Радіаційна консервація продукції рослинництва і плодівництва. Дози вище 10 кГр ведуть до повної загибелі переважної бількості видів мікроорганізмів і можуть бути рекомендовані для радіа­ційної консервації продукції рослинництва. З цьому випадку іонізу­ючі випромінювання використовуються як для консервації свіжих ово­чів і фруктів, так і для продуктів їх переробки, наприклад, овоче­вих і фруктових соків. Найважливішою і цілком унікальною властиві­стю проникаючої радіації є те, що при її застосуванні як консерву­ючого засобу не вимагається суворих вимог щодо дотримання стерильності, так як опромінення дає змогу провести процес стерилізації безпосе­редньо вже в упакованому вигляді.

Крім того, на відміну від термічної обробки, яка застосовує­ться при традиційному консервуванні, при радіаційній не відбуває­ться руйнування в продуктах вітамінів – головного компоненту, що складає цінність овочів і фруктів. Хоча за рахунок радіаційного окислення за таких високих до­з деяких пігментів, утворення при радіаційно-хімічних реакціях деяких речовин можуть змінюватися колір і смако­ві якості продуктів.

Деякі специфічні види продукції рослинництва і плодівництва у процесі звичайної технологічної обробки висушуються і в подальшому зберігаються саме у такому вигляді. До них належить чай, тютюн, махорка, сухофрукти, пряні рослини, лікарські рослини та інші. У перебігу вирощування, збору, сортування, висушування сиро­вини відбувається її природне зараження різними мікроорганізмами, деякі види котрих можуть приводити до втрат продукції при зберіганні, а деякі можуть являти і потенційну небезпеку для людини. γ-опромінення такої продукції в дозах 5–10 кГр повністю знеза­ражує її. Герметичне упакована перед опроміненням в поліетиленові, поліпропіленові пакети чи іншу тару, така продукція може зберігатися дуже довго без втрат властивостей і якостей. Цю технологію, яку іноді називають радіаційною дезинфекцією, можна вважати різновидністю радіаційної консервації.

Радіаційна консервація продукції тваринництва. Розроблені спеціальні технології радіаційного консервування курчат, у відповідності з якими їх тушки герметичне упаковуються в жерстяні або скляні банки або просто запаюються в поліетиленові па­кети і опромінюються в дозах 5–15 кГр. Виключення з технологій високотемпературних обробок підвищує поживну цінність продуктів.

Аналогічним шляхом консервують молоко і молочні продукти, опромінюючи їх вже в упакованому вигляді.

Як і при радіаційній обробці кормів, при опромінюванні м'яса і м'ясних продуктів особлива увага приділяється дослідженням, спрямованим на розробку ефективних способів боротьби з сальмонельо­зом. У зв'язку з тим, що летальні для бактерій дози лежать в межах 4–5 кГр, рекомендується, щоб дози, використовувані для опромінення м'яса і м'ясних продуктів в різних технологіях, не були нижче цьо­го рівня. За даними багатьох авторів ці дози є оптимальними, так як при них не змінюється білкова цінність продуктів і не відбуває­ться помітного зменшення вмісту вітамінів.

Все вищесказане дозволяє зробити висновок про великі перева­ги радіаційної обробки м'ясних продуктів у порівнянні з традицій­ними низькотемпературними (заморожування) або високотемпературними (консервування) обробками. Одна з головних її переваг – ви­сока економічна ефективність.

3. Використанні іонізуючих випромінювань в медицині

Вважається, що медицина стала першою сферою діяльності людини, яка застосувала іонізуючі випромінювання для своїх проблем. Є підстави вважати, що сам В.К. Рентген був автором ідеї використання відкритих ним променів для діагностики переломів кісток, котра досить оперативно була реалізована травматологами, а згодом і іншими напрямами медицини. Американський лікар Джіллман і фізик Груббе буквально через 23 дні після повідомлення про відкриття рентгенівських променів зробили успішну спробу їх застосування для лікування неоперабельного раку молочної залози. До теперішнього часу ці напрями – застосування іонізуючих випромінювань у діагностиці та лікуванні захворювань залишаються основними в їх використанні медициною. Але можна виділити ще два важливих напрями застосування випромінювань в медицині – для стерилізації медичних інструментів і матеріалів і при трансплантації органів і тканин.              

Застосування іонізуючих випромінювань у діагностиці захворювань

У теперішній час рентгенівська радіація стала одним з найбільш потужних і широко застосованих інструментом діагностики найрізноманітніших захворювань різних органів. У більшості цивілізованих країн не менш половини населення щорічно проходять рентгенологічне обстеження  не так з діагностичною, скільки з терапевтичною метою раннього виявлення захворювань або навіть схильності до них.

Принцип одержання рентгенівського зображення заснований на здатності рентгенівських променів проходити через організм, по-різному поглинаючись окремими по щільності тканинами і органами. В результаті на фото- чи іншому світлочутливому матеріалі можна одержати рентгенограму зображення зламаної чи пошкодженої кістки, морфологічні зміни органів, виразки, пухлини, появу в організмі сторонніх тіл.

До теперішнього часу рентгенограма на фотоматеріалі є основним способом одержання рентгенівського зображення. Однак, з кінця минулого століття ситуація почала змінюватись. Вже в багатьох рентгенівських пристроях промені, що пройшли через організм, падають не на фотоплівку, а на світлочутливі кристали, котрі перетворюють їх в електричні імпульси. В результаті зображення може бути переведене на дисплей комп’ютера, зафіксоване на відеодиску, опрацьовано за допомогою електронах пристроїв для одержання додаткової інформації, оперативно передане на будь-яку відстань.

А буквально в останні десятиліття у практичній рентгенодіагностиці одержав широке розповсюдження метод рентгенівської комп’ютерної томографії, який дозволяє за допомогою спеціального скануючого пристрою одержати на заданій глибині надзвичайно чітке зображення органу у вигляді своєрідного „тонкого зрізу”, на котрому можна визначити будь-які відхилення від норми. Більш того, шляхом накладення на знімок багатьох таких зрізів-шарів можна одержати об’ємне комп’ютерне зображення деталей внутрішньої будови органів. Прилад, який так і називається – рентгенівський комп’ютерний томограф (гр. tomos – шар), в умовах мінімальної дози опромінення дозволяє одержати зображення перетину усього тіла людини в будь-якому місці, роздивитись його з різних боків, одержати синтезоване зображення його органів. Він застосовує не тільки рентгенівське, а й γ-випромінювання, електрони, нейтрони різних енергій, в залежності від завдань. Тоді він називається, відповідно, гамма-, електронна, нейтронна комп’ютерна томографія.                                                                                                                                                                                                                                                                  

Специфічною областю рентгенодіагностики є мамографія – спосіб виявлення пухлин молочної залози у жінок (лат. mamma – грудь) за допомогою особливих низькоенергетичних рентгенівських апаратів, які дозволяють ідентифікувати м’які тканини. Після рентгенографії грудної клітини мамографія у теперішній час – це другий діагностичний метод масового обстеження населення, який дозволяє на ранніх стадіях виявляти виникнення пухлини.

Поява радіоактивних ізотопів відкрила в медицині новий напрям, відомий як радіоізотопна діагностика. Одним з перших методів, розроблених у цій області, була оцінка стану і функцій щитовидної залози. За допомогою радіоактивних препаратів йоду – специфічного елемента, необхідного для утворення в залозі ферменту тироксину, що вводились в організм, вдається за ступенем його засвоєння упевнено діагностувати порушення у функціонуванні цього органу.

Як при пониженій, та і при підвищеній функції щитовидної залози в ній можуть виникати ділянки із зміненою структурою, котрі з часом можуть розвиватися у пухлину. За допомогою гамма-сканеру одержують сцинтиграми залози з зображенням картини розподілу ізотопу по органу і пухлині, на підставі котрої приймають рішення про методику лікування чи необхідності операції. Важко переоцінити значення цього методу в діагностиці найрізноманітніших захворювань щитовидної залози у багатотисячних контингентів населення, що постраждало внаслідок викидів у навколишнє середовище великих кількостей радіоактивного йоду при аварії на Чорнобильській АЕС.

Аналогічно за допомогою радіоактивних ізотопів досліджуються структура і функції інших органів – печінки, нирок, легень, мозку, кісток. Так, для виявлення пухлини у мозку використовують радіоактивний ізотоп миш’яку ⁷⁴As, котрий накопичується в ній у значно більших кількостях, ніж у здоровій тканині. Атоми радіоактивного миш’яку          випускають позитрони, котрі, анігілюючи з електронами речовин мозку, утворюють γ-кванти. Гамма-випромінювання легко реєструється за допомогою звичайних детекторів, котрі і дають повну картину розподілу  ізотопу у мозку. Для виявлення пухлин чи каменів у нирках у якості мітки використовують радіоактивні ізотопи ртуті  ¹⁹⁷Hg або ²⁰³Hg, які вводяться у формі спеціальних препаратів. Для одержання інформації про стан різних функцій печінки застосовують колоїдний розчин радіоактивного золота ¹⁹⁸Au, фарбник бенгальський рожевий, мічений ¹³¹І. При дослідженні легень хворий вдихує газоподібну мітку або радіоактивний аерозоль с ¹¹С і т.д. В принципі для будь-якого метаболічного процесу можна підібрати, а при необхідності спеціально синтезувати речовину з включеним до її складу потрібним радіоактивним ізотопом.

Слід відзначити, що з метою зведення до мінімуму імовірністі нанесення шкоди здоров’ю внаслідок опромінення іонізуючою радіацією, для радіоізотопної діагностики застосовують препарати, що містять мізерні кількості короткоживучих ізотопів у складі речовин котрі, як правило, швидко виводяться з організму.

Одним з різновидів методу радіоізотопної діагностики є радіоімунний аналіз – надчутливий спосіб вимірювання дуже малих кількостей гормонів, що містяться, наприклад, в крові хворого. Принцип аналізу нескладний. Дані про концентрацію антигену в біологічному зразку одержують, порівнюючи його інгібуючий вплив на процес зв’язування міченого радіоактивним ізотопом антигену з антитілом і інгібуючий вплив на цей же процес антигену з стандартних зразків. По рівню радіоактивності зв’язаної фази „антиген-антитіло” у порівнянні з радіоактивністю стандарту, оцінюють кількість гормону.

Важливою перевагою цього методу обстеження, який набуває масовості, є те, що радіоактивна речовина не вводиться в організм, а додається до зразка, наприклад, в пробірку з кров’ю, сечею, слиною хворого. Тому людина не піддається ризику, пов’язаного з можливим опроміненням, і тест при необхідності може бути багаторазово повторений.

Застосування іонізуючих випромінювань у лікуванні хвороб

Основним шляхом використання іонізуючих випромінювань в цьому напряму медицини є радіаційна, або променева, терапія локалізованих злоякісних захворювань. Приблизно 70 % хворих мають потребу у радіаційній терапії, котра застосовується як самостійно, так і у сполученні з іншими переважно хірургічними і хімічними методами лікування.

Пухлина росте внаслідок неконтрольованих поділів клітин. Радіаційна терапія, в основі якої лежить закон Бергон’є-Трибондо, базується на здатності випромінювань за певних доз вибірково вбивати клітини пухлин, що діляться, котрі мають більш високу радіочутливість порівняно з клітинами оточуючих диференційованих тканин, що не діляться.

Головна трудність при проведенні радіаційної терапії – це, так би мовити, „доставка” необхідної летальної для клітин дози до пухлини всередині організму, не викликаючи надто великих уражень оточуючих тканин. Це досягається за допомогою різних прийомів, основним з котрих є визначення точної локалізації пухлини з наступним опроміненням на спеціальних ротаційних рентгенівських, гамма- або установках іншого типу випромінювань з точним фокусуванням пучка у центрі пухлини.

Крім такого зовнішнього опромінення хворого для лікування пухлин застосовують метод вкорінення джерела опромінення безпосередньо в пухлину. Таке джерело у вигляді голки, проволоки або зерен, що містять радіоактивну речовину, оперативним шляхом імплантується в пухлину і залишається в ній на деякий час, звичайно 3-10 діб, для забезпечення необхідної дози. Коли застосовують джерела з короткоживучими радіоактивними ізотопами, наприклад ¹²⁵І з періодом піврозпаду 60 діб, вони залишаються в тканинах назавжди, де розпадаються і розсмоктуються. Необхідність у повторній операції для їх виймання відпадає.

Застосовують у радіаційній терапії пухлин і радіоактивні ізотопи, котрі можуть локалізуватись у строго визначеному органі чи тканині. Так, ізотопи йоду використовуються не тільки для розпізнавання захворювань щитовидної залози, але й для лікування деяких її хвороб, передусім вузлуватого зобу і пухлин, що розвиваються на фоні гіперфункції цього органу. При цьому для забезпечення необхідної дози опромінення, безумовно, значно збільшується питома радіоактивність препарату у порівнянні з тою, що застосовується для діагностичних цілей. Вона у цих випадках досягає 0,3-0,5 Гр на залозу.

Своєрідне застосування знайшов ізотоп плутонію ²³⁸Pu – його α-випромінювання використовують як автономне джерело енергії у кардіостимуляторах – мініатюрних приладах, що задають нормальний ритм скорочень серця. Звичайно такі прилади разом з джерелом живлення операбельним шляхом вживлюються в організм. Плутонієве джерело забезпечує роботу кардіостимулятора протягом 10-25 років, в той час як електрична батарейка вимагає заміни, тобто повторної операції, кожні 2-3 роки

У наш час радіаційна терапія стала виключно ефективною технологією боротьби з раком. Вона забезпечує більш високу частоту видужування, ніж при хірургічному втручанні, при лікуванні таких форм злоякісних захворювань, як рак молочної залози, шийки матки, передміхурової залози, гортані, жовчного міхура, язика, піднебіння та багатьох інших. А при лікуванні раку шкіри за допомогою використання м’якої рентгенівської радіації, що не глибоко проникає, виліковується до 95% випадків захворювань.

Радіаційна стерилізація матеріалів і інструментів в медицині

Головним поштовхом для застосування радіаційного способу стерилізації у медицині стало широке впровадження матеріалів і інструментів з пластмас і полімерних матеріалів. Традиційні методи стерилізації на основі автоклавирування при високих температурах і тисках виявились непридатними через низьку термостійкість більшості видів таких матеріалів, а також можливості виникнення при дії на них високих температур деяких токсичних продуктів. І в багатьох випадках радіаційна стерилізація виявилась єдиним з можливих способів стерилізації. Більш того, вона яскраво продемонструвала свої незаперечні переваги, головна з яких – це можливість стерилізувати медичну продукцію у вже герметично упакованому вигляді. Крім того, завдяки технологічній простоті – необхідність контролю тільки одного показника – дози опромінення, високої продуктивності і внаслідок цього – високої економічної ефективності радіаційна стерилізація стала успішно витісняти звичайні способи стерилізації.

В основі радіаційної стерилізації лежить вже згадувана здатність іонізуючого випромінювання за певних рівнях доз викликати загибель мікроорганізмів. Теоретично величина стерилізуючої дози визначається характером контамінації матеріалу і радіостійкістю мікроорганізмів. Практично ж у більшості країн прийнята стерилізуючи доза 25 або 30 кГр рідкоіонізуючого (звичайно γ-) випромінювання. У свій час в СРСР  для підприємств медичної промисловості мінімальна стерилізуюча доза була визначена як 25 кГр. Вважається, що вона є летальною для всіх видів і форм мікроорганізмів.

У теперішній час на основі цієї радіаційно-біологічної технології стерилізують сотні видів медичної продукції. В першу чергу це, безперечно, інструменти і матеріали на основі полімерів: шприци для ін’єкцій, системи взяття і переливання крові, катетери, серцеві клапани, штучні кровоносні судини, предмети протезування, деталі до апаратів штучного кровообігу, штучна нирка та інші багаточисельні матеріали. Радіаційній стерилізації піддаються шовні і перев’язочні матеріали – кетгут, бинти, вата, тампони та інші, багато які лікувальні препарати, які можуть бути стерилізовані і звичайними методами.

Крім перерахованих позитивних якостей радіаційна стерилізація дозволяє зберігати після обробки незмінними первинні властивості і функціональні особливості матеріалів, що особливо стосується лікувальних препаратів. Внаслідок цього номенклатура матеріалів, що можуть піддаватися радіаційній стерилізації постійно зростає.

Застосування іонізуючих випромінювань при трансплантації органів і тканин

Дуже специфічну групу матеріалів і області медицини, котру необхідно піддавати стерилізації, являють собою біологічні тканини – кров, кровоносні судини, кістки, хрящі та деякі інші, що призначені для трансплантації. Ані термічні, ані хімічні методи стерилізації у цьому випадку абсолютно непридатні, так як пошкоджують клітини живих тканин. Не можна для цього застосовувати і вказані для стерилізації дози, котрі можуть призводити до денатурації високополімерних речовин клітин.

Вихід було знайдено в комбінації термічних і радіаційних приймів при щадних рівнях. Так, для стерилізації крові рекомендується опромінення в дозі 7,5 кГр при її підігріві до 60^ОС. Цей режим дозволяє одержати стерильний препарат з практично повністю природними біологічними властивостями. В даному випадку підвищена температура  грає роль радіосенсибілізатора, а не стерилізатора.

Під впливом іонізуючих випромінювань в клітині змінюється контроль біосинтезу білків. З цим порушенням важливої функції клітинного обміну речовин пов’язаний прояв деяких радіобіологічних ефектів на цьому рівні, зокрема пригноблення імуно-біологічного пізнавання – імунітету, який захищає організм від проникнення чужорідних білків. Застосування радіації для послаблення міжклітинного пізнавання, відповідального за цей процес, є основою для вирішення багатьох практичних задач і, зокрема, подолання несумісності при пересадці тканин і органів. Ця методологія знайшла практичне втіленні при трансплантаціях нирок, печінки та інших органів.     

Безперечно, потужним гальмом для широкого впровадження в нашій країні радіаційно-біологічних технологій не тільки в сільському господарстві, а й в інших галузях, є вкрай недостатня кількість радіаційної техніки спеціального призначення.

4. Контрольні запитання до лекціЇ 10.1 - 10.2

1. Поняття радіаційно-біологічної технології.

2. Передпосівне опромінення насіння сільськогосподарських рослин для

    прискорення проростання» розвитку та збільшення їх продуктивності.

3. Опромінення насіння та рослин з метою одержання нових сортів.

4. Поняття критичної дози.

5. Біологічна суть радіаційної біотехнології подолання несумісно­сті тканин і

    стимуляції зростання при вегетативних щепленнях рослин.

6. Радіаційна технологія запобігання проростання бульб, корене­плодів і

    цибулин при зберіганні.

7. Продовження строків зберігання ягід, фруктів та овочів, опро­мінених

    іонізуючою радіацією.

8. Радіаційна пастеризація та консервація продукції рослинництва,

    плодівництва і тваринництва.

9. Переваги радіаційної консервації продукції перед традицій­ними

    способами.

10. Біотехнологія радіаційної статевої стерилізації комах-шкідників

      сільськогосподарських рослин і тварин.

11. Радіаційна дезинсекція продукції рослинництва і тваринництва.

12. Застосування випромінювань для радіаційного консервування кормів та

      покращення їх якості.

13. Шляхи застосування іонізуючих випромінювань у харчопереробній

      промисловості.

14. Радіаційно-біологічні технології у медицині.

15. Суть радіаційної терапії злоякісних новоутворень у людини.

18. Переваги радіаційної стерилізації матеріалів в медицині перед

      традиційними.